豆粕蛋白质的质量测定方法非常重要_

　豆粕蛋白质的质量测定方法非常重要

吴世春　译自《Feedstuffs》1999年1月4日10～11页　　　　　刘　林　校

　　豆粕是全世界家禽日粮中最重要的蛋白质源。显然,尽可能获取最佳质量的豆粕是极为重要的。尿素酶指数法和氢氧化钾蛋白质溶解度法已被广泛地用作测定豆粕加热不足或加热过度的方法。蛋白质水溶解度指数(水中的溶解度,PDI)也许是鉴别最佳质量豆粕的灵敏得多和好得多的方法,并且也是最简便的方法。

　　豆粕是美国和世界上多数地区家禽最重要的日粮蛋白质源。家禽日粮中不含有10%豆粕的情况是很少见的,有些家禽日粮中的豆粕含量甚至高达35%。豆粕还是家禽日粮中质量最高、质量变异最小的蛋白质源之一。然而,不同来源的豆粕样品之间,养分的含量(分析值)和质量(消化率)确实有一定的变异。

变异的存在,是由于大豆的品种、栽培条件、储存条件和加工方法等方面有所不同的缘故。美国生产的豆粕,都是由品种极为接近的大豆制得,在大型工厂中于精心控制的加工条件下加工而成。但是,在有些国家,各地种植的大豆品种极为不同,加工厂的规模很小,厂内的管理也很差。不过,无论在哪种情况下,从豆粕对于家禽日粮的重要性来看,都必须对其质量加以监测。

美国伊利诺斯大学动物科学系的C.Parsons在1998年9月15～17日召开的“阿肯色营养会议”上评价了最常用于豆粕质量监测的各种方法。他主要讨论了加热不足或加热过度造成的豆粕质量变异。

众所周知,大豆或豆粕必须经过加热以破坏其中的若干种抗营养因子。豆粕加工中的难题在于如何施加最适量的热量以产生营养价值最高的产品。加热不足就会因为其中的抗营养因子没有被充分破坏而不利于豆粕氨基酸的消化。加热过度也会因为一部分氨基酸被破坏或者被结合成为不可消化的物质而同样不利于其氨基酸的消化。

表1显示了生大豆经加热后其中四种氨基酸的消化率得到了极大的提高。重要的是要了解,大豆或生的豆粕经适当加热后,其中所有氨基酸的消化率都可得到提高,而不仅只有四种氨基酸的消化率可以得到提高。高压蒸气

处理时间(分钟)

02040高压蒸气处理时间(分钟)

02040

表1　加热程度对大豆中氨基酸消化率的影响

高压蒸气处理时间(分钟)

0918

四种氨基酸的消化率(%)

赖氨酸737887

蛋氨酸657086

胱氨酸677083

苏氨酸646882

大豆或豆粕如果加热过度,则造成氨基酸分析浓度值下降和消化率下降的不良作用只发生在赖氨酸和胱氨酸,而不发生在蛋氨酸和苏氨酸(表2)。多数其它氨基酸也不会受到加热过度的不良影响。因此,加热过度时,豆粕中蛋白质的质量下降,主要是由于赖氨酸和胱氨酸被破坏以及未破坏的赖氨酸和胱氨酸消化率下降共同造成的。对赖氨酸的这些不良影响,在很大程度上可从Maillard氏反应中得到解释,在该反应中,游离氨基酸会与游离羰基相结合。

表2　加热过度对商品豆粕中氨基酸含量和氨基

酸消化率的影响

四种氨基酸的消化率系数(%)赖氨酸917869

蛋氨酸826962

胱氨酸868683

苏氨酸848680

四种氨基酸的浓度分析值(%)赖氨酸3.272.952.76

蛋氨酸0.700.660.63

胱氨酸0.710.710.71

苏氨酸1.891.921.87

　　注:Parsons等,1992。

在Maillard反应产物中早期被结合的氨基酸大多都能通过常规氨基酸分析法检测到。然而,结合入Maillard反应进一步的产物中的氨基酸,则无法通过常规氨基酸分析法检测到。无论是哪一类氨基酸结合产物(早期结合产物和进一步的结合产物)都不能为雏鸡利用。这就解释了为什么一些加热过度的豆粕样品表现赖氨酸含量降低,而其可消化赖氨酸的水平则更低。还没有见到关于加热过度对胱氨酸作用的解释。

表3显示了加热过度对一些商品豆粕样品中赖氨酸消化率的影响。样品6看来是一份正常的豆粕,其赖氨酸的含量为3%,赖氨酸的消化率为90%。另5份样品则都显示了一定程度的加热过度;尤其是样品1和4,其赖氨酸消化率分别低达71%和76%。分析表明,其赖氨酸的含量也低于预期量,样品1和4中赖氨酸含量的分析值分别为2.13%和2.23%。

表3　豆粕样品中的赖氨酸消化率因加热过度所

受的影响

样品123456

粗蛋白474848505048

赖氨酸含量分析值2.132.872.732.232.573.00

赖氨酸消消化率

化率系数

计算值(分析值)系数2.872.942.943.073.072.94

718484648390

538278477092

可消化赖氨酸1.512.412.291.432.132.70

豆粕的质量监测

表4简明地显示了用于评价豆粕质量的四种方法。尿素酶试验根据的是,豆粕中残余的尿素酶从尿素中释放出的氨气量增加导致pH值增高。通过加热破坏尿素酶,与胰蛋白酶抑制因子和植物血凝素的破坏是相关联的。一般认为,pH值的最佳增高范围在0.05～0.20。尿素酶试验的主要目的是测定豆粕的加热程度是否足以破坏大部分抗营养因子。Parsons说:“在笔者看来,尿素酶水平低于0.05仅仅意味着豆粕可能被加热过度了,这并不意味着豆粕确实已经被加热过度了”。

表4　用于评价豆粕质量的四种方法简介

1.尿素酶试验:pH值法　　　　　尿素酶　尿素+H2O=CO2+NH3

　(1)将0.2克豆粕混于10毫升尿素溶液中;　(2)将上述混合物置于30℃水浴中30分钟;　(3)测定pH值;

　(4)计算pH值的增高量(终末pH值初始pH值)。2.氢氧化钾(KOH)蛋白质溶解度法

　(1)将1.5克豆粕混于75毫升0.2%的KOH溶液中,放置

20分钟;

　(2)将上述混合物离心过滤;　(3)测定溶解的氮。3.蛋白质水溶解度(PDI)

　(1)将8克豆粕混于150毫升水中;　(2)以每分钟8500转搅拌10分钟;　(3)将上述混合物离心过滤后测定溶解的氮。4.氮的水溶解度(NSI)

　(1)将5克豆粕混于20毫升水中;

　(2)在30℃的温度下以每分钟120转搅拌120分钟;　(3)将上述混合物离心过滤后测定溶解的氮。

　　注:1.表内数值的单位均为%;

2.赖氨酸含量计算值是用Degussa公司回归方程计算而得:Y=0.0665X-0.252,式中X=粗蛋白;3.样品6为正常豆粕。

用回归方程倒过来计算6个样品中原来应该含有的赖氨酸量(热处理前的含量)。在看来是加热过度了的样品中,赖氨酸的计算值比赖氨酸的分析值高得多。样品1和4分别仅含可消化赖氨酸1.51%和1.43%。在这二个样品中,按照计算所得的赖氨酸应有的含量,这样的赖氨酸消化率系数仅分别为53%和47%。这样的结果支持了如下的看法:豆粕加热过度后其中可消化赖氨酸含量的降低,是赖氨酸受破坏和未破坏赖氨酸的消化率降低双重作用的结果。

仅根据赖氨酸的消化率来评判豆粕的质量,就可能会低估其中赖氨酸受破坏的程度,因为豆粕加热过度后其中赖氨酸含量的分析值也降低了。

氢氧化钾蛋白质溶解度试验(Araba和Dale,1990)是检查豆粕是否加热过度的最有用的方法。

蛋白质水溶解度法(PDI)和氮的水溶解度法(NSI)都是测定蛋白质在水中的溶解度。这二种试验中对豆粕加水的混合物的搅拌速度(强度)是不同的。在蛋白质水溶解度法中,对豆粕和水的混合物用搅拌器以每分钟8500转的转速搅拌10分钟。在氮的水溶解度法中,搅棒以每分钟120转的速度搅拌30分钟。这二种水溶解试验均未被广泛地用于豆粕质量测定

—

中。也许应该改变这一情况。

表5显示了对不同加热时间的豆粕以尿素酶法和氢氧化钾蛋白质溶解法进行质量测定的情况。将结果与商品豆粕进行了比较。在二个试验中,雏鸡的生长率随生豆粕加热时间的延长(加热时间的增量为每次3分钟或6分钟)而增高。尿素酶指数值直到加热时间长达9～12分钟一直无大变化,然后陡然下降到0.1或0.2甚至更低。氢氧化钾蛋白质溶解法中,直到豆粕加热时间长达15或18分钟,测定值也无大变化,此后则溶解度测定值降低到74～76%。

表5　生豆粕加热时间对雏鸡生长、尿素酶指数

和氢氧化钾蛋白质溶解度的影响

高压蒸气处理时间(分钟)试验1　　　

0369121518商品豆粕试验2　　　

0612151821商品豆粕

122124152153155156156

2.52.41.40.10.00.00.1

93869090907474

98113120124143150151158

2.22.22.11.90.20.00.10.2

8789919187857677

雏鸡体增重

(克)

氢氧化钾蛋

白质溶解度(%)

表6　商品豆粕加热后对1～18日龄雏鸡生长性

能、氢氧化钾蛋白质溶解度和尿素酶活性的影响

高压蒸气处雏鸡增重理(分钟)

0510204080

(克)450a445a424a393b316c219d

饲料效率1.79c1.87bc1.83bc1.89b2.04b2.55a

KOH蛋白质尿素酶活性溶解度(%)(pH值的变化)

86.076.374.065.448.140.8

0.030.020.000.000.000.00

　　注:1.上标不同字母的均数间差异显著(P<0.05);

2.高压蒸气处理温度为120℃,压力为每平方英寸15磅。

(资料来源:Araba和Dale,1990)。

尿素酶指数

是,氢氧化钾蛋白质溶解度虽然是测定豆粕加热过度的良好指标,但这一方法对于监测豆粕加热不足来说,其灵敏度不够。对于测定豆粕是否已被加热到足以降低抗营养因子的程度来说,尿素酶指数法是非常有用的,但这一方法对测定豆粕是否加热过度来说却并不非常有用。

多数营养师都已经关注获得优质豆粕的问题,这样的豆粕必须具有较低的尿素酶指数(通常为0.05～0.20)和不低于70～75%的氢氧化钾蛋白质溶解度。然而,Paeson报告,最近用新豆粕产品所作的研究表明,即使都是优质豆粕,其蛋白质的质量仍然有些变异。那么,什么是测定优质豆粕中蛋白质质量变异的最好方法呢?新产品的生产者主张采用蛋白质水溶解度(PDI)法来鉴别优质豆粕样品之间的质量差别。

表7显示了生大豆片高压蒸气处理对雏鸡生长、氢氧化钾蛋白质溶解度、尿素酶指数和蛋白质水溶解度值的影响。三种化学分析法的结果见图1、图2和图3。在高压蒸气处理的最初18分钟内尿素酶指数值和氢氧化钾蛋白质溶解度值变化极小。从18分钟到24分钟,尿素酶指数值和氢氧化钾蛋白质溶解度值有很大下降,以后36分钟内基本上保持不变。虽然这二种测定值都在正确的加热程度左右发生了间断以表示豆粕的加工程度适当,但这二种方法对于区别各种加热不足的豆粕来说,以及对于区别各种加热过度的豆粕来说,都并不非常有用。另一方面,蛋白质水溶解指数值在加热0～36分钟期间表现了相对连续的变化。这些结果表明,蛋白质水溶解度法在测定豆粕最佳加热程度方面可能的确比尿素酶指数法和氢氧化钾蛋白质溶解度法都灵敏。

　　资料来源:AndersonHafeman等,1992。

表6显示了对商品豆粕样品以高压蒸气处理(即对熟豆粕进行额外加热)后的测定结果。所用的商品豆粕原可支持雏鸡在18天内增重480克,该豆粕的氢氧化钾蛋白质溶解度为86%,尿素酶活性为0.03。额外加热则降低了雏鸡的增重率,使饲料转化率变差,降低了氢氧化钾蛋白质溶解度,尿素酶活性指数迅速变为零。

这些结果以及其它未报告的结果都表明了,氢氧化钾蛋白质溶解度在初步加热过程中通常一直较高,约为90%,并且在远远超过为获得最大生长性能所需的最小加热量时仍然保持这一高水平。Parson的结论

表7　生大豆片加热对雏鸡生长和化学分析值的影响高压蒸

气处理

(分钟)

6

12

18

24

30

36

商品豆粕雏鸡体增重(克)178c180c189b204a207a205a201c-KOH蛋白质尿素酶指数溶解度(pH值增高)(%)97939394818178782.42.22.11.80.20.30.10.1蛋白质水溶解度(%)76636347303224-

　注:表内上标不同字母的均数间差异显著(P<0.05)。

(资料来源:Engram,Douglas,Shirley和Parsons,未发表资料)图2　不同时间高压蒸气处理对氢氧化钾蛋白质溶解

度指数对雏鸡生长的影响读者可从下列地址获取阿肯色营养会议论文集:

ArkansasPoultryFederation

POBox1446

LittleRock,Ark.72203

Tel:(501)375-8131

论文集价格25美元

。

图3　不同时间高压蒸气处理对蛋白质水溶解度

指数对雏鸡生长的影响

原题名:Methodsfordeterminingqualityofsoy-beanmealproteinimportant(英文)

图1　不同时间高压蒸气处理对尿素酶指数和雏

鸡生长的影

响原作者:WilliamA.Dudley-Cash(美国家禽和鱼类营养学家)—